溶磷菌和固氮菌溶解磷矿粉时的互作效应

采用4株溶磷菌（Lx81、Dm84、Jm92、Lx191）、和3株固氮菌（ChW5、ChW6、ChO6）单独和混合接种后测定培养液有效磷含量、pH值及总有机酸含量的方法,研究溶磷菌和固氮菌溶解磷矿粉时的互作效应。结果表明,相对于单独接种溶磷菌：Lx81与3株固氮菌分别混合培养能提高磷矿粉的溶解能力,4株溶磷菌与ChW6,Lx81、Dm84、Lx191与Ch06分别混合培养及Jm92＋ChW5组合溶磷量极显著增加（P〈0．01）;Dm84＋ChW5、Lxl91＋ChW5、Jm92＋Ch06组合的溶磷量下降（P〈0．01）。除Lx81＋ChW6、Lx81＋Ch06培养液pH值降低外,混合培养的其它组合培养液pH值均较单独接种溶磷菌时升高。有机酸测定结果表明,Lx81、Jm92与ChW5、Ch06分别混合培养、ChW6＋Lx81组合有机酸含量升高（P〈0．01）,其它7种组合的有机酸含量均较单独接种溶磷菌的值下降（P〈0．01）。溶磷菌和固氮菌单菌培养时溶磷量与pH值、溶磷量与总有机酸含量及pH值与总有机酸含量之间呈现线性相关;Dm84、Lx191与3株固氮菌分别混合培养溶磷量与pH值之间、Lx81与3株固氮菌分别混合培养溶磷量与总有机酸含量之间呈现线性相关,其它组合的溶磷量与pH值、总有机酸含量间没有相关性。溶磷菌和固氮菌混合培养对溶解磷矿粉既有协同作用也有拮抗作用。     

溶磷微生物在土壤磷循环中的作用研究进展

磷是生物分子中的重要元素,是陆地生态系统初级生产的主要限制因子之一。全球粮食需求的增加和现代农业对磷肥的消耗导致集约农田中磷的过量输入,进而引起土壤磷流失的增加和地表水的持续富营养化。溶磷微生物(phosphate solubilizing microorganisms, PSMs)被认为是可以提高农业生产力的生态友好型肥料,在改善土壤肥力方面有重要意义。全面和深入理解PSMs功能及其在磷的土壤生物化学转化过程中的作用,对提高土壤磷有效性有至关重要的作用。本文系统综述了PSMs的种类和分布多样性,主要参与微生物磷循环的功能基因,以及PSMs如何参与土壤磷循环和这些过程背后的反应机制,以便更好地认识PSMs能力及其在土壤磷循环中的作用,以便于在未来的应用中发挥更大的潜力。     

一株高效溶磷伯克霍尔德菌的筛选鉴定及对马尾松幼苗的促生作用

采用标准稀释平板法从马尾松根际土中分离溶磷细菌,利用钼锑抗比色法测定溶磷细菌的溶磷特性;通过分析溶磷菌的溶磷能力与发酵液pH的关系,以及液相色谱-质谱 (HPLC-MS)联用对发酵液中有机酸的测定,探究其溶磷机制;通过对接种溶磷菌马尾松盆栽苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性的测定,明确溶磷菌对马尾松生长和生理的影响。结果表明: 由马尾松根际土壤中共筛选到溶磷细菌16株,其中菌株WJ27溶磷效果最优,液体培养5 d时的溶磷量达411.98 mg·L^-1。经过表型观察、生理生化鉴定和系统发育树分析,发现菌株WJ27属于伯克霍尔德菌属;其对不同磷源的溶磷特性存在差异,溶磷能力依次为: Ca₃(PO₄)₂(220.85 mg·L^-1)＞AlPO₄(182.33 mg·L^-1)＞FePO₄·2H₂O(129.19 mg·L^-1)＞CaHPO₄·2H₂O (115.23 mg·L^-1)。胞外有机酸测定结果表明,该菌株通过分泌柠檬酸、丙二酸等有机酸降低发酵液中pH,进而发挥溶磷作用;盆栽试验结果表明,接种菌株WJ27对马尾松幼苗生长、生理、土壤养分和土壤酶活性有积极作用。与对照相比,接种WJ27的马尾松的苗高、主根长、侧根数量、地上部(茎、枝、叶)鲜重、干重和根系鲜重、干重分别增加了14.3%、36.9%、56.1%、44.7%、60.0%、158.3%和100.0%;叶绿素b、总叶绿素、地上部可溶性蛋白和可溶性糖、根系活力和根系可溶性蛋白分别增加了145.8%、45.2%、206.3%、59.4%、80.5%和260.0%;根系超氧化物歧化酶、过氧化物酶和地上部过氧化氢酶的活性分别提高了71.2%、197.5%和36.6%;根际土壤中速效氮、速效钾、速效磷含量和土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性分别较对照土壤显著增加18.1%、17.0%、11.9%和34.3%、45.5%、62.6%。说明接种WJ27可以改善土壤养分和土壤酶活性,进而促进马尾松幼苗的生长。     

生长素在微生物调控根发育过程中的作用

很多微生物通过分泌生长素和生长素前体与植物建立了有益的关系并改变植物根系的形态结构,此外,微生物分泌的其他代谢产物也能改变植物生长素信号通路。因此,生长素和生长素信号通路在微生物调控植物根系发育的过程中起着至关重要的作用。该文从生长素合成、生长素信号和生长素极性运输3个方面总结了生长素在微生物调控植物根系发育过程中的作用,主要包括微生物增加了植物内源生长素的含量、增强了生长素的信号和调控PIN蛋白的表达水平,进而如何调控植物生理和分子水平来适应微生物对其根系的改变,为进一步开展该方面的研究奠定了基础。     

高效溶磷菌的分离、筛选及在土壤中溶磷有效性的研究

从采自全国各地130个土样中.分离出1000余菌株,从中筛选出1株代号为Ap-2号的高效溶磷菌.经鉴定为黑曲霉Aspergillus niger.对该菌株的产酸特性以及接种土壤后的溶磷有效性进行了研究.试验表明,该菌株发酵过程产草酸、柠檬酸等多种有机酸,使土壤速效磷含量增加141.94%.其溶磷作用,与土壤pH含水量有密切关系,对温度要求不严,与接种量是一定正相关.并可与磷酸铵、三料、尿素、硫酸铵等化肥混合使用.     

玉米根际高效溶磷菌的筛选、鉴定及促生效应研究

为获得玉米根际高效溶磷促生菌(Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)并明确其促生特性,采用选择培养方法从玉米根际土壤筛选出优良PGPR 菌株,测定其溶磷及分泌吲哚乙酸(IAA)的能力,并对优良菌株进行鉴定;采用盆栽试验研究菌株的促生作用。结果分离到2 株优良PGPR 菌株CH07和FD11,其溶磷量分别为368.5 mg/L和321.5 mg/L,产IAA量分别为30.93 mg/L和15.93 mg/L。形态学特征、生理生化特征和16S rDNA 序列分析结果表明,CH07为芽孢杆菌属(Bacillus aryabhattai),FD11为链霉菌属(Streptomyces maritimus)。最后通过盆栽试验对这2株细菌分离物的促生效果进行比较,结果发现,CH07、FD11,尤其是CH07与FD11的复合物,对苋菜的株高及地上部鲜重有积极作用,可作为研制生物肥料的优良菌株资源。     

Ap-2号溶磷菌Aspergillus niger在烟草种植上的应用效果

用Ap-2号黑曲霉Aspergillus niger制成磷菌肥,在试验条件下增加土壤速效磷含量141.94％,并在黑龙江省产烟区进行了两年田间试验,结果表明,处理区比对照区现蕾期提前3～5天,叶片成熟期提前5～10天,采烤终期提前15天,单叶重,上等烟比例,均价等经济性状及烟叶内在品质均好于对照,可节省部分磷肥,产生了明显的经济效益。     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

基于菌植互作的植物根际细菌钝化镉作用和机制研究进展

土壤重金属镉(Cd)污染严重危害农产品安全生产,植物根际细菌在钝化土壤Cd和帮助作物抵御Cd胁迫方面发挥重要作用。本文首先概括在修复Cd污染土壤中得到广泛应用的植物根际细菌种类,并从根际细菌直接吸附Cd、调整土壤理化特性、调控土壤微生物群落和其他作用4方面阐述了植物根际细菌对Cd的钝化作用,其次从菌植互作角度阐述植物根系分泌物与根际细菌群落相互影响对土壤Cd的钝化作用。最后展望重金属胁迫下植物根际钝化Cd核心菌群的构建,以在新兴学科与技术的快速发展中探明植物根系-微生物互作体系的分子机制,深入开展植物根际细菌钝化修复重金属污染土壤的理论研究和实践。     

根分泌物对根际矿物营养及根际微生物的效应

综述了根系分泌物对植物生长的生理生态学效应,并就根系分泌物的定义、产生机制、组成成分和影响因素等方面进行了讨论。指出根系分泌物在缓解低矿物营养胁迫对植株造成的伤害及决定根际微生物的种群密度和数量方面起着重要的作用;根系分泌物的产生机制多样,组成成分复杂,影响因素繁多。对根分泌物的深入研究有助于进一步了解植物体与土壤间进行的生理生化过程及其调控机制。     

Chemical characterization of root exudates from rice (Oryza sativa) and their effects on the chemotactic response of endophytic bacteria

Root exudates represent an important source of nutrients for microorganisms in the rhizosphere and seem to participate in early colonization inducing chemotactic responses of rhizospheric bacteria. We characterized the root exudates collected from rice plantlets cultured under hydroponic conditions and assessed their effects on the chemotaxis of two strains of endophytic bacteria, Corynebacterium flavescens and Bacillus pumilus, collected from the rice rhizosphere. We compared these chemotactic effects on endophytic bacteria with those on two strains of plant-growth-promoting bacteria, Azospirillum brasilense (isolated from the corn rhizosphere) and Bacillus sp. (from the rice rhizosphere). The root exudates were collected at different time intervals. The highest concentration and diversity of amino acids and carbohydrates were found during the first 2 weeks after seeding. Histidine, proline, valine, alanine, and glycine were the main amino acid residues identified during the 4 weeks of culture. The main carbohydrates identified were glucose, arabinose, mannose, galactose, and glucuronic acid. The chemotactic responses of the analyzed endophytic bacteria to root exudates were 3.9 to 5.1 times higher than those of A. brasilense and 2.2 to 2.8 times higher than Bacillus sp. Our results indicate that rice exudates may induce a higher chemotactic response for endophytic bacteria than for other bacterial strains present in the rice rhizosphere.     

不同水肥管理对红花生长的影响及红花根际解磷菌的筛选和鉴定

【目的】分析不同水肥条件对红花生物量、根际土壤磷素及微生物的影响,并从红花根际土壤样品中分离具有高效解磷能力的菌株,为红花科学水肥管理提供理论依据,并为红花的生长发育和根际微环境研究提供优良菌株。【方法】采用不同磷肥梯度处理红花,在红花的莲座期、伸长期、盛花期和种子成熟期检测植株生物量,同时测定植株根际土壤微生物、全磷和速效磷以及土壤磷酸酶活性,并进行差异性和相关性分析。采用抖土法和稀释涂布法分离筛选具有高效解磷能力的菌株。通过16S rRNA基因序列比较分析,对其进行鉴定。通过钼锑抗比色法测定菌株在不同培养基中的溶磷能力。利用灌根法和稀释涂布法接种优势菌株,分析菌株在红花根际定殖能力和促生能力。【结果】W3-P2的水肥处理有利于红花生物量的积累,速效磷含量和磷酸酶活性随施加磷肥浓度的增加呈先增大后减小趋势,水分对土壤全磷、速效磷和磷酸酶的影响与红花发育时期相关。细菌是红花根际土壤的优势菌群,在种子成熟期W4-P2处理组细菌数目最多,分别为3.017×10⁷ CFU/g和3.021×10⁷ CFU/g,远高于相同处理组的真菌和放线菌。从红花根际土壤筛选出5株高效解磷菌株（登录号C1：OR493125;C2：OR493126;C5：OR493127;C6：OR493128;C7：OR493129）,均对以无机磷和有机磷为唯一磷源的培养基具有溶磷能力和降低pH的功能,其中C6的溶磷能力最强,在磷酸三钙、磷酸铝、磷酸铁和植酸钙无机磷培养基中解磷量分别为380.00、269.32、7.15、48.16 mg/L,在有机磷（卵磷脂）培养基中解磷量为18.19 mg/L。通过16S rRNA基因序列分析,C6为假单胞菌属,C1、C2、C5、C7为中华根瘤菌属。在红花植株周围接种2%优势解磷菌C1、C5和C6菌体悬液（10⁸ CFU/mL）,在21 d时仍然保持在10⁵ CFU/g,其中C6定殖能力最强。同时检测盛花期生物量（叶片数、株高、茎粗、茎秆重和根长）,结果显示均能显著促进红花生长,其中C6菌株促生能力最强,分别为122片、115.96 cm、12.49 mm、43.36 g、21.17 cm。【结论】水肥影响红花根际微环境的速效磷含量和微生物数目的变化水平,促进红花根系的生长发育,从而直接或间接影响红花生物量,W3-P2的水肥量相对适合红花的生长。菌株C6是一株高效解磷菌株,能够分解难溶性有机磷和无机磷,盆栽实验表明C6可以在红花根际定殖并显著促进红花生长。     

配施磷细菌肥对复垦土壤细菌多样性及磷有效性的影响

为了解磷细菌肥对复垦土壤微生物群落结构变化特征和磷有效性的影响,本研究以连续配施磷细菌肥5年的定位试验为背景,利用16S rDNA基因序列测序方法对土壤细菌群落多样性进行分析,探讨土壤细菌群落与土壤Olsen-P、碱性磷酸酶的关系.试验共设对照、单施化肥、有机肥、有机肥化肥、化肥磷细菌肥、有机肥磷细菌肥和有机肥化肥磷细菌肥7个处理.结果表明: 复垦土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度最大,分别为21.6％～32.2％和13.8％～28.9％.有机肥化肥磷细菌肥处理的OTU数和Chao1指数分别为809和26190,均属最高.磷细菌肥处理能提高土壤中放线菌门和变形菌门菌群的相对丰度,降低土壤中酸杆菌门、热袍菌门和硝化螺旋菌门菌群的相对丰度,对诺卡氏菌属、屈挠杆菌属有一定的促进作用.有机肥化肥磷细菌肥处理能够提高复垦土壤Olsen-P及碱性磷酸酶活性.复垦土壤变形菌门与Olsen-P、碱性磷酸酶的相关系数最高(0.900、0.955),在一定程度上可以作为土壤磷有效性的灵敏性指标.     

Zooplankton and bacteria contribution to phosphorus and nitrogen internal cycling in a tropical and eutrophic reservoir: Pampulha Lake,Brazil

Nutrient regeneration and respiration rates of natural zooplankton from a tropical reservoir were experimentally measured. Excretion rates of ammonia (E_a), orthophosphate (E_p) and community respiration rates (R) were estimated considering the variations in the concentrations of ammonia, orthophosphate and dissolved oxygen between control and experimental units. The ranges obtained for these rates from the 2 h assays were E_a = 1.95–4.95 μg N-NH₄ · mg · DW⁻¹ · h⁻¹; E_p = 0.12–0.76 μg P-PO₄ mg DW⁻¹ · h⁻¹. Respiratory rates were quite constant (R = 0.01–0.02 mg O₂ · mg DW⁻¹ · h⁻¹). The uptake of nutrients due to bacteria can affect the experimental determination of excretion rates of zooplankton. Orthophosphate release increased from 0.28 to 0.82 μg P-PO₄ · mg DW⁻¹ · h⁻¹ when bacterial activity was depleted by antibiotic addition in experimental vessels (Exp IV). This demonstrates that free living bacteria are able to consume promptly most phosphorus excreted by zooplankton. Ammonia excretion rates were lower in experimental units containing antibiotics. Lower excretion rates were also obtained with longer exposure times and higher biomass levels in the experimental units. Finally, this study also showed that zooplankton excretion can affect significantly turn over rates of total phosphorus in Pampulha Reservoir. In some periods, specially during the dry season when zooplankton biomass was very high, phosphorus release by zooplankton, during one single day, can be as high as 40% of the total phosphorus content in lake water (Turn over time = 2.5 days).